El cambio climático y su mitigación en los sistemas agropecuarios tropicales

Publicado el: 22/09/2013

Autor/es: Raul Botero Botero MVZ, MSc. Profesor - Universidad EARTH.

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Introducción
El cambio climático se define como la modificación del clima mundial atribuida a las actividades humanas. Aunque siempre ha habido cambio climático, antes de la era industrial este era más lento, ya que en los últimos años se ha incrementado la quema de combustibles fósiles, para el desarrollo de las actividades humanas, lo que genera CO2, que es el más abundante gas de efecto invernadero - GEI.
El CO2 ha venido engrosando la capa atmosférica que rodea la tierra y ha evitado cada vez más la refuga de los rayos solares, que rebotan sobre la superficie terrestre y escapan de nuevo fuera de la atmósfera. La captación y acumulación de la radiación solar en la atmósfera ha aumentado la temperatura de la tierra en cerca de un grado centígrado en los últimos 60 años.
Este cambio climático se ha venido manifestando con un aumento de la temperatura diaria, aunque otros parámetros climáticos también se están viendo alterados, como la precipitación, tanto en la distribución como en su intensidad a través del año. En las zonas tropicales húmedas, la radiación solar incidente sobre la superficie del suelo también se altera, debido al incremento de la nubosidad. La suma de dichos cambios climáticos altera la fisiología y la fenología de los seres vivos, alterando su comportamiento natural, lo cual puede manifestarse, por ejemplo, con mayores variaciones interanuales en las cosechas de algunos árboles frutales o bien la menor radiación solar incidente sobre los pastos, lo que los hace crecer más lentamente, al limitar la fotosíntesis (Abarca, S. 2013).
“El vínculo entre el cambio climático y las lluvias extremas está claramente establecido” como lo señaló Westra, 2013. Con el calentamiento global, cercano a un grado centígrado, las lluvias ya aumentaron 15 % en las regiones tropicales y su cantidad e intensidad podrían incrementarse entre 30 y 60 por ciento en las próximas décadas (Leahy, 2013).
Aunque resulte toda una conmoción, ya es demasiado tarde para impedir que se dupliquen las olas de calor para 2020 y que se cuadrupliquen para 2040, concluye el estudio publicado en la revista Environmental Research Letters, 2013.
Si la temperatura del planeta aumenta entre dos a tres grados, como se prevé, las regiones tropicales de América Latina experimentarán inundaciones catastróficas con mayor regularidad. Esta se trata de la primera investigación en usar observaciones de 8326 estaciones meteorológicas de todo el mundo, para determinar que la intensidad de las lluvias extremas aumenta con mayores temperaturas (Leahy, 2013). Hacer que árboles, pasturas y plantas sigan siendo parte del paisaje es extremadamente efectivo, tanto para limpiar como para retener el agua, además de reducir la sedimentación que obstruye vías fluviales, lo cual a menudo empeora las inundaciones.
La naturaleza puede ofrecer la mejor solución para controlar el aumento de las inundaciones que se esperan en las zonas tropicales. Los bosques y los pantanos absorben las lluvias fuertes y enlentecen su liberación corriente abajo. Esto hará que en las zonas húmedas se tengan que recalcular las tasas de producción de biomasa de los forrajes (Figura 1), para poder modificar el periodo de descanso más apropiado de las pasturas, conservar forrajes para el período de llenas o temporal (noviembre a enero) y proporcionar albergue transitorio para los animales, contra el clima adverso.
En las zonas secas es clave la conservación de forrajes, en las formas de heno, henolaje, ensilaje, hornos forrajeros y forrajes amonificados, para suministrarlos a los animales entre los meses de octubre a mayo. Se deberá proporcionar sombra natural, preferiblemente, a los animales durante todo el año, para reducir la temperatura ambiental y proporcionarles así mayor bienestar.

Figura 1

Ante el hecho de un crecimiento vertiginoso de la población tanto humana como animal, por la globalización,  las actividades del hombre, erupciones volcánicas, vendavales, sequías, incendios forestales, inundaciones, granizadas inusuales, inviernos cruentos, el efecto invernadero, el calentamiento global, el cambio climático,  terremotos, tsunamis, lluvia ácida y radioactiva, aves migratorias, entre otras razones, son las causas para que exista una justificada preocupación a nivel mundial, continental, regional y local, tanto de las autoridades gubernamentales, como de la población en general, por lo que pueda ocurrir con la salud. Estas y muchas otras causas están favoreciendo la globalización de enfermedades emergentes y reemergentes de alto riesgo para la salud humana y animal, de ahí que a nivel mundial se debe esperar lo inesperado: el cambio de conducta de las enfermedades y no debe olvidarse que el 60% de los patógenos humanos son transmitidos por animales.
El enfrentamiento del cambio climático
Se recomienda realizarlo en tres formas:
1-    La mitigación, se refiere a la reducción en la emisión y a la compensación de los gases de efecto invernadero – GEI.
2-    La adaptación (resiliencia), permite hace ajustes en los Sistemas de Producción.
3-    La gestión de pérdidas y de daños, o bien prever la vulnerabilidad de las regiones y sus fincas, ante eventos meteorológicos extremos.
La mitigación comprende desde el desarrollo de mecanismos de baja emisión, pasando por la reducción de la huella de carbono, que es la suma de la producción de los GEI, en la vida de un producto, servicio o persona, hasta llegar a los procesos de carbono neutralidad, en los que, además de la reducción de emisiones, también se permite la compensación (captura y retención de CO2).
El sector agropecuario, que genera el 37% de los GEI en Costa Rica (Instituto Meteorológico Nacional, 2008), es el único que puede compensar sus propias emisiones, aumentar su resiliencia o bien adaptarse al cambio climático, así como también reducir las pérdidas y daños causados por los fenómenos climáticos extremos. Dentro del sector agropecuario, la ganadería es el mayor emisor, debido a que la fermentación que ocurre en el tracto digestivo de los rumiantes, produce metano (CH4), cuyo efecto de calentamiento global es 21 veces mayor al del CO2. Además en sistemas de ganadería intensiva la fertilización nitrogenada de las pasturas emite óxido nitroso (N2O), cuyo efecto de calentamiento global es 310 veces mayor al del CO2. Sin embargo, los sistemas de producción bovina y de rumiantes en general, son los que tienen el mayor potencial de reducir las emisiones de GEI.
Esto se logra, gracias a que los forrajes con mayor digestibilidad natural aumentan la eficiencia y la utilización del nitrógeno en la fertilización de las especies forrajeras, además de que se logra también la máxima captura y retención de carbono en los suelos y en algunos de los forrajes herbáceos, arbustivos, arbóreos y acuáticos nativos e introducidos, al ocupar la ganadería bovina la mayor área de suelos abierta en América Tropical.
Con relación a la capacidad de mitigación y de compensación Costa Rica tiene bajo potencial, ya que el 52 % del territorio nacional está actualmente cubierto por bosques (FONAFIFO, 2012), e internacionalmente se acepta que la compensación se debe iniciar en paralelo con la emisión. Esto implica que si se piensa compensar mediante el cultivo de árboles, estos deberían sembrarse en forma escalonada (Figuras 2 y 3). Además, debe quedar claro que solamente se deben cortar los árboles que ya no tengan potencial de crecimiento, puesto que solo aquellos que están creciendo activamente capturan carbono de la atmósfera, en cantidades importantes.
Emision de gases de efecto invernadero
En el Cuadro 1, se observan las emisiones anuales, según la categoría animal, expresadas en kilogramos de metano (CH4) y de CO2 equivalente.

Cuadro 1. Emisiones por animal/año en metano (CH4) y en CO2* equivalente, en una lechería de 30 hectáreas y 100 cabezas bovinas.

En el Cuadro 2, se listan algunas especies forestales con adecuadas tasas de crecimiento, las cuales, dependiendo de la zona de establecimiento, tipo de suelo, y del mantenimiento recibidos, consiguen ser cosechadas cada 13 a 14 años.
Mitigación de la emisión de Gases de Efecto Invernadero – GEI

Cuadro 2. Potencial de captura de CO2 equivalente por especies de árboles de uso común en fincas ganaderas.

Comparando los Cuadros 1 y 2 se puede observar la misma cantidad de CO2 equivalente emitida en promedio por cada animal en un año y la cantidad de CO2 equivalente que es fijada en promedio por cada árbol sembrado cada año, de cada género evaluado. Se puede decir que si los ganaderos sembraran un árbol/animal/año, que al final de los 14 años de crecimiento logre un DAP de 50 centímetros y 16 metros de altura libre, podrán compensar las emisiones de CO2, equivalentes a las que emite cada animal anualmente.
Por ello, en la lechería del Cuadro 1 se deberían sembrar 92 árboles/año, para compensar la emisión de GEI, que genera este hato anualmente por concepto de fermentación entérica. Adicionalmente, si la madera de los árboles que se cosechan se utiliza para la construcción de viviendas, muebles y otros enseres, esta seguirá almacenando el carbono capturado, mientras otros árboles, que sean sembrados en el mismo sitio, continuarán capturando más carbono ocioso de la atmósfera. Se procede de igual forma para la compensación del fertilizante nitrogenado aplicado a los potreros (Cuadro 3). Partiendo del supuesto de que la finca posee un área efectiva de pastoreo de 30 hectáreas y un 1% de volatilización a la atmósfera del nitrógeno aplicado, en la forma de Óxido Nitroso - N2O, el cual posee 310 veces mayor efecto invernadero, comparado con el CO2.
Se observa que aplicando 300 kg de nitrógeno/ha/año en cada una de las 30 hectáreas, se necesitarían compensar 28 toneladas de CO2 equivalente/año, lo cual sería compensado por la siembra de 19 árboles/año (Cuadro 3).

Cuadro 3. Compensación con árboles, de la fertilización nitrogenada en la emisión de N2O, convertido a CO2 equivalente.

Si se siembran todos los árboles requeridos para compensar, no solo la fermentación entérica, sino también las emisiones de la aplicación de 300 kg/ha/año de fertilizante nitrogenado, se llega a 111 árboles por año, por un período máximo de 13,6 años, lo cual equivale a la siembra total de 1510 árboles.
Si los árboles se siembran en bloque, sin otros usos, a 6m x 6m, se necesitaría sembrar 5,4 hectáreas en total. Si se siembran en un sistema silvopastoril, con árboles maderables, a una distancia de 10 m x 10 m, en surcos dirigidos de oriente a occidente, sobre el recorrido del sol, en bloque, pero en forma escalonada, el área destinada a la compensación es equivalente a 15,1 hectáreas, pero si se siembran como prácticas agroforestales, se pueden sembrar árboles maderables como cercas vivas, a 5 metros de distancia entre cada uno de ellos, en tal caso se requerirían 7,6 kilómetros de perímetro, mientras que si se establece una silvopastura asociada de gramíneas forrajeras con hierbas, arbustos y árboles leguminosos y no leguminosos se eliminaría la necesidad de aplicar fertilización nitrogenada (Cuadro 4).

FIGURA 2

FIGURA 3

Producción de biomasa en silvopasturas
En el cuadro 4 se documenta la producción de biomasa comparada entre tres tipos de pastura evaluados, una silvopastura con árboles, enriquecida con la siembra del arbusto Leucaena sp y sin fertilización nitrogenada, otra silvopastura constituida únicamente con árboles de Algarrobo (Prosopis juliflora) y otros árboles nativos y fertilizada con 400 kilogramos/ha/año de urea y la tercera pastura de gramínea pura, sin árboles, y fertilizada con 400 kg/ha/año de urea. La producción de biomasa forrajera, entre la silvopastura enriquecida con Leucaena sp. y la pastura de la gramínea pura Estrella africana Cynodon nlemfuensis, fue mayor en un 70 %, la capacidad de carga animal se incrementó en un 60 % y el contenido de proteína de la gramínea Estrella africana fue mayor en un 29 %, a favor de la silvopastura enriquecida con Leucaena (Cuadro 4).
Igualmente la producción de leche subió en un 229 %, en litros/ha/año, en las silvopasturas enriquecidas con Leucaena, desde el inicio del año 1996 (desde 7.436 l/ha/año) hasta terminar el año 2000 (con 17.026 l/ha/año), durante los cinco años, en los que se enriquecieron las silvopasturas, mediante la introducción de la Leucaena. A partir del año 2000 y hasta el año 2011 (durante los últimos 12 años) la producción promedio de leche se ha mantenido estable, en un promedio de 16.346 l/ha/año, equivalentes a un incremento promedio del 220 %, durante los últimos 16 años (1996 – 2011), con relación al año inicial (Figura 4).

Cuadro 4

FIGURA 4.

FIGURA 5. Utilización en pastoreo y poda, raleo y entresaca de los árboles forrajeros y cosecha de árboles maderables establecidos por regeneración natural y por enriquecimiento, mediante siembra adicional de hierbas, arbustos y de árboles maderables, frutales, industriales y/o forrajeros.

Otra opción, con relación al aprovechamiento de los arbustos y árboles, con todo tipo de aptitud productiva, existentes en un Sistema Silvopastoril, consiste en hacer podas escalonadas, raleos, entresacas o la cosecha paulatina sobre dichos árboles (Figura 5), ya sea para utilización propia o para venta de madera y/o de leña, para elaborar carbón vegetal de alta calidad energética (Figura 6 y Cuadros 5; 6 y 7), o para la gasificación de la biomasa vegetal, mediante la utilización de una desbrozadora para moler y reducir la madera a la forma de aserrín (Figura 6).
Se introduce entonces el aserrín dentro de un gasificador de biomasa y se consume mediante pirólisis incompleta (en ausencia de oxígeno), para la producción de alquitrán, biocarbono y gas de síntesis (Figuras 7; 8 y 9). En la producción de gas de síntesis, a partir de biomasa, con 0,5 kg de carbón de algarrobo se genera el equivalente a 1 kw/hora de energía y con 3,5 kg de carbón se generan 7 kw/hora de energía, que son suficientes para abastecer diariamente con la energía eléctrica que consume una familia de 8 personas.

FIGURA 6. Pila para la elaboración de carbón vegetal, picado de la madera rameal para convertirla en aserrín y gasificador de la biomasa, para la elaboración de alquitrán, biocarbono y para la producción de gas de síntesis.

CUADRO 5. Producción de carbón vegetal con base en árboles forrajeros de un sistema silvopastoril.

CUADRO 6. Caracterización térmica de la biomasa. Análisis Elemental.

CUADRO 7. Caracterización térmica de la biomasa. Análisis Proximal.

FIGURA 8. Gasificador de la biomasa, modelo construido en la India.

FIGURA 9. Estufa gasificadora de biomasa construída en Vietnam.

Bibliografía
Abarca, S. 2013. Cambio climático y la mitigación en fincas lecheras. Revista UTN Informa. Costa Rica. (63). pp 28-31.
Alvarez, G. 2008: Modelos alométricos para la estimación de biomasa aérea de dos especies nativas en plantaciones forestales del trópico de Cochabamba; Bolivia. Tesis M.Sc. CATIE, Turrialba, Costa Rica. 89 p.
Dzib Castillo, B. 2003. Manejo, secuestro de carbono e ingresos de tres especies forestales de sombra en cafetales de tres regiones contrastantes de Costa Rica. Tesis M.Sc. CATIE, Turrialba, Costa Rica. 124 p.
Fondo Nacional de Financiamiento Forestal. 2012. Mapa de Cobertura Forestal 2010. San José, Costa Rica – FONAFIFO. 5 p.
Instituto Meteorológico Nacional. 2008. Clima, variabilidad y cambio climático en Costa Rica. San José, Costa Rica. IMN-CRRH-MINAET-PNUD. 75 p.
Instituto Meteorológico Nacional. 2011. Factores de emisión de gases de efecto invernadero (en línea) Consultado 12 de julio del 2013. Disponible en http://cglobal.imn.ac.cr/sites/default/files/documentos/factores_emisión_gei_0.pdf
Leahy, S. 2013. Recalentamiento planetario empeorará la brecha. Tierramérica. Lunes 1 de julio 2013. Disponible en tierramerica.info/nota.php?lang=esp&idnews=4592
Westra, S. 2013. Global Incresing Trends in Annual Maximun Daily Precipitation. Journal of Climate, June 2013.

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